光纤耦合实验报告

一.实验目的

将一束空间平行光（红外1068nm或者紫外）耦合进光纤里，本实验是耦合红外1068nm激光

二.实验原理

1.光纤耦合头：一个透镜mount在一可调焦距的耦合装置上，

我们实验室用的型号有（）

2.光纤型号（）

一束平行光通过耦合头里的可调节透镜，使光聚焦至光纤里面

三.实验仪器

激光器（波长1068nm），光纤耦合头，光功率计，光纤（波长1068nm），45^ｏ反射镜，透镜（如果需要光斑需要整形）,红外探片，尺子

四.实验步骤

1. 首先，调节45^ｏ反射镜，使需要耦合的平行光束平行于光路平台（高度约为75mm）

2. 用光功率计测量一下耦合前的光功率并记下

3. 安装耦合头，将耦合头固定在支架上（耦合头中心轴到支架底部的高度约为75mm），将支架摆放在光学平台上，调节45^ｏ反射镜和支架，使平行光束基本恰好通过耦合头，此时用探片在耦合头后方观察时，呈均匀的圆斑状，说明光束基本打到透镜的轴心上，将支架固定在平台上即可。

4. 取出光纤使光纤的一头用胶带固定在光功率计探头上，另一头安装在耦合头上

5. 首先，调节功率计的量程约为纳瓦级别，此时，可看到功率计上示数为十几或是几十纳瓦（），然后，调节45^ｏ反射镜和支架上的旋钮，观察功率计示数并使之最大，接着调节透镜聚焦（功率计示数会有大的波动），使功率计示数最大，接着再次调节45^ｏ反射镜和支架，使功率计示数最大，再次调节透镜聚焦，使功率计示数最大，这样迭代下去，一直使功率计示数最大为止，读出示数

6. 计算耦合效率

五.实验总结

1. 调节光纤耦合需要很大的耐心，掌握正确的方法原理实验难点，总会调很高的效率.

2. 影响光纤耦合的效率有：

1.光路是否等高同轴，平行光束是否恰好通过透镜中心

2.光纤头是否被污染，

3.光斑质量（大小）是否需要整形

4.耦合头的选择

注意事项

1.由于红外激光对眼的视网膜具有不可修复性伤害，所以不许人的眼线与光线所走的水平面重合，更不许用眼激光直接打进眼睛，做好光线格挡，避免光束外露，以免对人体造成伤害。

2.光纤很脆，需小心拿放，以免折断。

3.光纤头不得长时间暴露空气中，更不得触碰，以免受到污染（若光纤头脏了，需用专业试纸擦拭）。

4.光束耦合好后，光纤的另一头不得朝着人体的方向，更不得对着人眼，以免激光对人体产生伤害。

第二篇：核磁实验报告

核磁实验报告

一．            实验目的

了解核磁测试的原理，掌握一些相关的核磁信息。

能看懂核磁的基本信息图，会解一些基本的核磁图。

二．            实验原理

1、核磁共振的原理

核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。

根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示，不同类型的原子核自旋量子数也不同：

质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0。

质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数。

质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。

迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核有： ¹H、¹¹B、¹³C、¹⁷O、¹⁹F、³¹P。

原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，其能量可以从下式求出：

正向排列的核能量较低，逆向排列的核能量较高。它们之间的能量差为△E。一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收△E的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振，简称NMR。两种取向不同的氢核之间的能级差：DE= mH0 

当采用电磁波照射原子核时，若E_外= DE时，核就能吸收电磁波的能量从较低能级跃迁到较高能级，这种跃迁称为核磁共振。

E外= hn = DE

由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会由自旋产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。

原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。

原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。

为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号。

核磁共振波谱：吸收光谱的一种形式电磁辐射。具有核磁性质的原子核（磁性核或自旋核），在高强磁场的作用下，吸收射频辐射，引起核自旋能级的跃迁所产生的波谱。

要使v射=v₀，可以采用两种方法。一种是固定磁场强度H₀，逐渐改变电磁波的辐射频率v射，进行扫描，当v射与H₀匹配时，发生核磁共振。另一种方法是固定辐射波的辐射频率v射，然后从低场到高场，逐渐改变磁场强度H₀，当H₀与v射匹配时，也会发生核磁共振。这种方法称为扫场。一般仪器都采用扫场的方法。

在外磁场的作用下，¹H倾向于与外磁场取顺向的排列，所以处于低能态的核数目比处于高能态的核数目多，但由于两个能级之间能差很小，前者比后者只占微弱的优势。¹H-NMR的讯号正是依靠这些微弱过剩的低能态核吸收射频电磁波的辐射能跃迁到高能级而产生的。如高能态核无法返回到低能态，那末随着跃迁的不断进行，这种微弱的优势将进一步减弱直至消失，此时处于低能态的¹H核数目与处于高能态¹H核数目相等，与此同步，NMR的讯号也会逐渐减弱直至最后消失。上述这种现象称为饱和。

¹H核可以通过非辐射的方式从高能态转变为低能态，这种过程称为弛豫，因此，在正常测试情况下不会出现饱和现象。弛豫的方式有两种，处于高能态的核通过交替磁场将能量转移给周围的分子，即体系往环境释放能量，本身返回低能态，这个过程称为自旋晶格弛豫。其速率用1/T₂表示，T₂称为自旋晶格弛豫时间。自旋晶格弛豫降低了磁性核的总体能量，又称为纵向弛豫。两个处在一定距离内，进动频率相同、进动取向不同的核互相作用，交换能量，改变进动方向的过程称为自旋-自旋弛豫。其速率用1/T₂表示，T₂称为自旋-自旋弛豫时间。自旋-自旋弛豫未降低磁性核的总体能量，又称为横向弛豫。

2、核磁共振波谱仪

三．            实验结果与分析

1、核磁谱图解析的步骤

(1)   区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带。

(2)     计算不饱和度。

(3)     确定谱图中各峰组所对应的氢原子数目，对氢原子进行分配。

(4)     对每个峰的δ、J都进行分析。

(5)     根据对各峰组化学位移和耦合常数的分析，推出若干结构单元，最后组合为几种可能的结构式。每一可能的结构式不能和谱图有大的矛盾。

(6)     对推出的结构进行指认。

2、¹H NMR核磁谱图的实验解析

在¹H NMR谱中，δ=6.65~7.84 ppm为苯环上的质子峰，4.78和3.81 ppm处分别为噁嗪环上O-CH₂-N和Ar-CH₂-N的特征峰。2.69~0.93归属于丁基的H。

由以上的分析可知，采用核磁谱图进行样品分析可以方便的找到不用光物质的峰值，同时可以看到物质的纯度，以及可以分析样品中的杂质。

通过核磁的试验，我了解了核磁的使用方法，了解了核磁的作用，能看懂一些基本的核磁信息图。